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Die Fruchtbarkeit der Pflanzen, d. h. die Zahl der von einer Mutterpflanze auf geschlechtlichem Weg erzeugten entwickelungsfähigen Embryonen, hängt, wie die Fruchtbarkeit der Tiere, in erster Linie von der Anzahl der für die Befruchtung vorbereiteten empfängnisfähigen Eizellen und in zweiter Linie von dem Eintritt der Befruchtung ab. Nur in seltenen Fällen, wie bei Santalum album und bei einigen Orchideen, produziert eine Samenknospe zwei Embryonen; auch kommt bei einigen Liliaceen (Funkia, Allium) sowie bei Citrus-Arten und Mangifera indica eine sogen. Polyembryonie vor, d. h. nach stattgefundener Befruchtung wachsen neben dem normalen, aus der Eizelle hervorgehenden Embryo noch mehrere Zellen der Kernwarze zu Adventivembryonen heran.
Abgesehen von diesen Ausnahmefällen, kann sonst eine nur mit einem Fruchtknoten und einzelnen Ovulum ausgestattete Blüte auch nur einen einzelnen reifen Samen produzieren. Während die Zahl der Samenknospen innerhalb des Fruchtknotens bei den meisten Pflanzenfamilien eine durchaus bestimmte ist und nur bei einer Minderheit zwischen gewissen Grenzen schwankt, ist die Summe der befruchtungsfähigen Samenknospen an der Gesamtpflanze eine durchaus variable Größe, welche vor allem auch durch äußere Momente bestimmt wird; es kann z. B. durch klimatische oder ernährungsphysiologische Ursachen die Reichblütigkeit der Infloreszenzen, die Zahl der angelegten Blütenknospen u. dgl. geändert und damit auch auf die Fruchtbarkeit der betreffenden Pflanzen eingewirkt werden.
Unter den für die in zweiter Linie maßgebenden Umständen spielt zunächst die Art und Weise der Bestäubung, d. h. der Übertragung des Blütenstaubes auf die empfängnisfähige Narbe, die Hauptrolle (s. Blütenbestäubung). Bei den insektenblütigen Pflanzen hat die Häufigkeit oder Seltenheit der ihnen zu teil werdenden Insektenbesuche einen direkt nachweisbaren Einfluß auf die Reichlichkeit der Samenbildung, wie dies unter andern Darwin an Kleefeldern nachwies, die von Hummeln besucht wurden.
Bei windblütigen Pflanzen, wie den Getreidearten, kommen für die Fruchtbarkeit besonders meteorologische Umstände von Wind und Wetter in Betracht; wenn nicht hinreichende Erschütterungen der zwischen den Spelzen herabhängenden Staubbeutel durch den Wind stattfanden, oder wenn die federige Narbe durch lange anhaltendes Regenwetter an der Aufnahme des Pollens gehindert war, treten im Ernteertrag starke Ausfälle ein. Für die Erzielung einer reichlichen Nachkommenschaft bei Zwitterblütigkeit ist ferner der Ursprung des Pollens von Belang, welcher die Bestäubung bewirkt. Es gilt hier das von Darwin durch zahlreiche Versuche bewiesene Gesetz, daß die Bestäubung der Blüten mit ihrem eignen Pollen, d. h. eine durch Generationen fortgesetzte Selbstbestäubung, ein ungünstigeres Resultat der Samenbildung ergibt als eine Wechselbestäubung zwischen Narben und Pollen verschiedener Pflanzenstöcke.
Dem Zweck einer derartigen Kreuzung der Individuen dient im Pflanzenreich eine Reihe überaus merkwürdiger Einrichtungen, wie die Dichogamie, Heterostylie und Diklinie (s. Blütenbestäubung). In gewissen Fällen, in denen durch die Lage der Staubgefäße zu den Narben Selbstbestäubung unvermeidlich erscheint, wie bei Corydalis cava, erweist sich die Pflanze für den Pollen der gleichen Blüte sogar völlig unfruchtbar; auch der Roggen ist nach Rimpeau selbststeril.
Bei vielen andern Pflanzen ist die Selbstbefruchtung dagegen erfolgreich, da die Natur nur den völligen Mißerfolg der Bestäubung zu verhindern trachtet. Findet die Befruchtung zwischen Pflanzen verschiedener Art statt, so hängt der Erfolg von der sogen. sexuellen Affinität der gekreuzten Formen ab, welche nicht immer mit ihrer systematischen Verwandtschaft parallel läuft; in der Regel erzeugen zwar nur systematisch nahe verwandte Formen Bastarde, jedoch können auch Arten verschiedener Gattung, z. B. Aegilops und Triticum.
Amygdalus und Persica u. a., hybride Nachkommen erzeugen, wie umgekehrt bisweilen auch Varietäten der gleichen Spezies unter sich unfruchtbar sind. Die Fruchtbarkeit der Bastarde zeigt sich in der Regel geschwächt, indem ihre Pollenkörner mehr oder weniger verkümmern; in andern Fällen erweisen sich auch Bastarde als vollkommen fruchtbar, so daß man die Bastardkreuzung als ein wichtiges Mittel anwendet, um neue Formen von Kulturgewächsen zu züchten. Linné bestimmte die Zahl der Samen, welche ein einzelnes Pflanzenexemplar zu produzieren vermag, und fand z. B. beim Mais 2000, bei der Sonnenrose 4000, beim Mohn 32,000, beim Tabak 40,300 Samen.